一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于纳米生物技术领域，公开一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用；所述SERS生物传感器由免疫探针、免疫基底和待测抗原组成；所述免疫探针由磁性二硫化钼纳米花上链接所述待测抗原对应的抗体获得；所述免疫基底由黑磷纳米片上链接所述待测抗原对应的抗体获得；且所述待测抗原与所述免疫探针和所述免疫基底之间特异性结合，形成三明治结构。本发明专利技术制备的SERS生物传感器具有卓越的光催化性能，有利于抗原、抗体和拉曼分子的快速降解；且能在二硫化钼上的磁性物质辅助下，采用外部磁铁可以实现免疫探针和免疫基底有效分离和双循环使用。有效分离和双循环使用。有效分离和双循环使用。

【技术实现步骤摘要】
一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用


[0001]本专利技术涉及纳米生物
，尤其涉及一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用。

技术介绍

[0002]表面增强拉曼散射(SERS)技术由于检测灵敏度高、信号输出稳定以及操作流程简易，而在现有的多种癌症免疫分析方法中脱颖而出。
[0003]现有技术中，主要采用如Au，Ag等贵金属纳米粒子制备SERS基免疫传感器，这类SERS基免疫传感器的免疫基底由电沉积制备的多孔金基底辅助生长的三维多孔银构成，并通过离子溅射镀膜法在银层表面喷镀金膜来保护银层不受氧化，其免疫基底的制备工艺复杂，不易操作，采用的原料价格昂贵，且制备的基底还存在生物相容性差导致其检测效果差等缺陷，不利于SERS基免疫传感器的发展应用。而且，这类SERS基免疫传感器由于贵金属的存在，在光激发下，贵金属的电磁热点会产生局部热效应，进而会使生物分子或蛋白质变性以及附近组织凝固，影响了SERS基免疫传感器的检测效果。
[0004]为此，本专利技术提供一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用。

技术实现思路

[0005]为了解决上述现有技术中的不足，本专利技术提供一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用。
[0006]本专利技术的一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器及其制备方法和应用是通过以下技术方案实现的：
[0007]本专利技术的第一个目的是提供一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器，由免疫探针、免疫基底和待测抗原组成；
[0008]所述免疫探针由磁性二硫化钼纳米花上链接所述待测抗原对应的抗体获得；
[0009]所述免疫基底由黑磷纳米片上链接所述待测抗原对应的抗体获得；
[0010]且所述待测抗原与所述免疫探针和所述免疫基底之间特异性结合，形成三明治结构。
[0011]进一步地，所述磁性二硫化钼纳米花的直径为200～1000nm；所述黑磷纳米片直径为200～5000nm。
[0012]进一步地，所述待测抗原为PSA肿瘤标志物、CA72
‑
4肿瘤标志物、CA19
‑
9、CA50和铁蛋白中的任意一种。
[0013]进一步地，所述磁性纳米二硫化钼的制备方法如下：
[0014]将钼酸盐、硫源和四氧化三铁均匀分散于水溶剂中，并于180～220℃的温度下水热反应6～12h，冷却至室温后，洗涤干燥，获得磁性纳米二硫化钼；
[0015]所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵；
[0016]所述硫源为硫代乙酰胺或硫脲；
[0017]所述钼酸盐与硫源和四氧化三铁的摩尔比为2.5～5:5～11:0.25～0.9；
[0018]所述钼酸盐与溶剂B的用量比为0.15～0.2mol:1L。
[0019]进一步地，所述免疫探针由以下步骤获得：
[0020]以拉曼分子标记磁性二硫化钼纳米花，获得拉曼分子标记的磁性二硫化钼纳米花；在拉曼分子标记的磁性二硫化钼纳米花上链接所述待测抗原相对应的抗体，随后，通过封闭剂A封闭磁性二硫化钼纳米花表面非特异性吸附位点，获得免疫探针；
[0021]所述拉曼分子为罗丹明R6G、亚甲基蓝、4
‑
巯基苯甲酸、2
‑
萘硫醇中的任意一种；
[0022]所述封闭剂A为牛血清蛋白、酪蛋白和明胶中的任意一种。
[0023]进一步地，所述免疫基底由以下步骤获得：
[0024]在黑磷纳米片上链接所述待测抗原相对应的抗体，并通过封闭剂B封闭黑磷纳米片上非特异性吸附位点，获得黑磷纳米片免疫基底；
[0025]所述封闭剂B为牛血清蛋白、酪蛋白和明胶中的任意一种。
[0026]本专利技术的第二个目的是提供一种上述SERS生物传感器的制备方法，包括以下步骤：
[0027]步骤1，将所述免疫基底均匀分散于磷酸盐缓冲溶液中，获得免疫基底溶液；
[0028]步骤2，将所述待测抗原加入至所述免疫基底溶液中，进行孵化处理A，获得混合溶液A，随向混合溶液A中加入免疫探针，混合后进行孵化处理B，获得SERS生物传感器。
[0029]进一步地，所述免疫基底为溶液形式，且其浓度为3～7mg/mL；
[0030]所述免疫基底与所述磷酸盐缓冲溶液的体积比为0.5～1.5:1；
[0031]所述待测抗原的浓度为5～20μg/mL，且所述待测抗原与所述免疫基底溶液的体积比为1～3:100；
[0032]所述免疫探针为溶液形式，且其浓度为5～15mg/mL；
[0033]所述免疫探针与所述混合溶液A的体积比为0.5～1.5:1。
[0034]进一步地，所述孵化处理A的孵化温度为4℃，孵化时间为12h；
[0035]所述孵化处理B的培养温度为37℃，培养时间为1h。
[0036]本专利技术的第三个目的是提供一种上述SERS生物传感器在肿瘤标志物检测中的应用。
[0037]本专利技术与现有技术相比，具有以下有益效果：
[0038]本专利技术的SERS生物传感器由免疫探针、免疫基底和待测抗原组成；免疫探针由磁性二硫化钼纳米花上链接待测抗原对应的抗体获得；免疫基底以黑磷纳米片为基质，通过在其上链接待测抗原对应的抗体以形成免疫基底，制备工艺简单易操作，且制备原料价格不高。并且，其带隙在0.5
‑
2eV范围内，与免疫探针上的磁性二硫化钼纳米花之间具有非常匹配的交错能带结构，极大地促进了化学增强效应，显著地放大了标记分子的拉曼信号，使得本专利技术的SERS免疫传感器具有良好的生物相容性，很好的解决了传统的贵金属传感器会使生物分子或蛋白质变性以及附近组织凝固等问题。
[0039]本专利技术免疫传感器中的二硫化钼和黑磷两种半导体的具有高载流子迁移率，且使得本专利技术的免疫传感器还具有卓越的光催化性能，有利于抗原、抗体和拉曼分子的快速降解。同时，本专利技术通过在二硫化钼制备过程中加入一定量的四氧化三铁，不仅能够实现对纳米二硫化钼形貌的改善，增强其对待测物质的吸附效果，提高其检测效果，同时有利于采用
外部磁铁即可以实现免疫探针和免疫基底有效分离和双循环使用。
[0040]本专利技术制备的SERS免疫传感器，通过保存在磷酸盐缓冲溶液中以备后续SERS检测。在进行完SERS检测后，用可见光模拟器对免疫结构进行照射，可以基于二硫化钼纳米花和黑磷纳米片良好的光催化活性降解拉曼分子、抗原和抗体。最后，采用磁铁将免疫探针和免疫基底进行分离收集，用于后续肿瘤标志物检测。如此反复，实现可循环免疫检测。
[0041]本专利技术制备的基于黑磷纳米片的SERS生物传感器，凭借其强大的SERS增强，卓越的生物相容性和光催化活性，可用于肿瘤标志物的超灵敏、可循环检测。
附图说明
[0042]图1为实施例1制备的免疫探针的扫描电子显微镜照片；
[0043]图2为实施例2制备的免疫探针的扫描电子显微镜照片；
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于黑磷纳米片的SERS生物传感器，其特征在于，由免疫探针、免疫基底和待测抗原组成；所述免疫探针由磁性二硫化钼纳米花上链接所述待测抗原对应的抗体获得；所述免疫基底由黑磷纳米片上链接所述待测抗原对应的抗体获得；且所述待测抗原与所述免疫探针和所述免疫基底之间特异性结合，形成三明治结构。2.如权利要求1所述的SERS生物传感器，其特征在于，所述磁性二硫化钼纳米花的直径为200～1000nm；所述黑磷纳米片直径为200～5000nm。3.如权利要求1所述的SERS生物传感器，其特征在于，所述待测抗原为PSA肿瘤标志物、CA72
‑
4肿瘤标志物、CA19
‑
9、CA50和铁蛋白中的任意一种。4.如权利要求1所述的SERS生物传感器，其特征在于，所述磁性纳米二硫化钼的制备方法如下：将钼酸盐、硫源和四氧化三铁均匀分散于水溶剂中，并于180～220℃的温度下水热反应6～12h，冷却至室温后，洗涤干燥，获得磁性纳米二硫化钼；所述钼酸盐为钼酸钠或钼酸铵；所述硫源为硫代乙酰胺或硫脲；所述钼酸盐与硫源和四氧化三铁的摩尔比为2.5～5:5～11:0.25～0.9；所述钼酸盐与溶剂B的用量比为0.15～0.2mol:1L。5.如权利要求1所述的SERS生物传感器，其特征在于，免疫探针由以下步骤获得：以拉曼分子标记磁性二硫化钼纳米花，获得拉曼分子标记的磁性二硫化钼纳米花；在拉曼分子标记的磁性二硫化钼纳米花上链接所述待测抗原相对应的抗体，随后，通过封闭剂A封闭磁性二硫化钼纳米花表面非特异性吸附位点，获得免疫探针；所述拉曼分子为罗丹明R6G、亚甲基蓝...

【专利技术属性】
技术研发人员：苏莹，姜涛，丁利苹，娄瑞，尉国栋，
申请(专利权)人：陕西科技大学，
类型：发明
国别省市：